Po powrocie do Bonn w 1946 roku uzyskał habilitację i został docentem prywatnym (). W latach 1948/49 był krótko docentem gościnnym w Cambridge, a w 1949 roku został docentem etatowym () matematyki i historii matematyki w Bonn, gdzie w 1952 roku został profesorem nadzwyczajnym (). W 1954 roku objął tam kierownictwo nowo założonego , w którym również mieszkał.
W 1956 roku otrzymał w Kilonii profesurę zwyczajną filozofii. W latach 1957/58 przebywał w Institute for Advanced Study w Princeton, dokąd zaproszono go z inicjatywy podjętej przez Hermanna Weyla na krótko przed śmiercią. Z tej okazji Kurt Gödel sporządził w 1955 roku opinię o Lorenzenie, w której wysoko ocenił (1951) jako największe osiągnięcie Lorenzena w logice, choć krytycznie odniósł się do jego matematyki operatywnej. Po zakończeniu pobytu Lorenzena Gödel napisał w 1958 roku drugą, znacznie przychylniejszą opinię. W 1962 roku przyjął zainicjowane przez Wilhelma Kamlaha powołanie do Erlangen: „… wyłącznie w tym celu, aby móc współpracować z Kamlahem”. Tam obaj wykładali początkowo w ścisłej współpracy, której pierwszym owocem była szeroko wówczas znana „logiczna propedeutyka” (kurs wprowadzający do logiki jako podstawy nauk). Podejście to okazało się na tyle skuteczne, że wyrosła z niego szkoła, znana pod różnymi nazwami (np. konstruktywizm erlangeński).